CN101514656B - 一种涡轮组合脉冲爆震发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮组合脉冲爆震发动机，进气装置位于发动机壳体最前端，压气机位于进气装置下游与进气装置同轴；压气机和径向涡轮共轴；导流机匣是压气机和径向涡轮间的平滑过渡壳体；导向器位于导流机匣与径向涡轮之间；进气阀位于导流机匣和发动机壳体内壁之间；扩压缓冲腔开始于压气机下游，终止于进气阀上游；多管爆震室在进气阀下游，外环壁面为部分发动机壳体，内环壁面构成内环壁；径向涡轮下游为内流道；点火***为多管爆震室的点火装置；多管爆震室出口连接喷管。本发明最长不超过压气机最大外缘直径对应的长度，可大大减落爆震循环与涡轮工作的耦合作用，具有较高的工作频率，有利于功率的提取。

Description

一种涡轮组合脉冲爆震发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是一种脉冲爆震发动机。

背景技术

爆震波的发现最早可以追溯到18世纪末，相比于爆燃波，爆震波的传播速度可以达到几千米每秒，同时产生极高的燃气压力(大于15至55个大气压)和燃气温度(大于2800K)，根据传统CJ理论，CJ爆震点是熵增的最小点，这意味着以爆震燃烧为基础的推进***在热循环效率上将非常具有优势，因此自上世纪四十年代开始，各机构竞相研究爆震发动机，在六十多年的探索研究阶段，出现了各种类型的爆震发动机，当前该领域研究的热点主要集中在基于脉冲爆震循环的脉冲爆震发动机。

对于纯脉冲爆震发动机，其不含任何转动部件，故结构简单、重量轻，但与传统冲压发动机相同的是，其必须利用速度冲压来实现空气的流入，因此发动机无法地面启动。为解决地面启动问题，进一步提高脉冲爆震发动机推进性能，同时实现功率提取，涡轮转动部件被引入到了脉冲爆震发动机中，即燃气涡轮脉冲爆震组合发动机。对于这种组合发动机结构，最早于2002年John hoke等人将汽车用涡轮增压器接到爆震管出口，以爆震燃烧波驱动涡轮，并进而实现自吸气；2005年美国GE公司提出了两种专利方案，其共同特点是将爆震管与燃气涡轮设计成一体，通过切向排气驱动涡轮，由于爆震管长度由DDT距离决定，故其最大的缺点就是其涡轮尺寸很大；当前美国GE公司、辛辛那提大学及日本东京理工大学研究的焦点都是将轴流涡轮置于爆震管出口的组合发动机方案。

将涡轮转动部件置于爆震室出口的初衷是以爆震燃烧取代现有燃气涡轮发动机中的稳态燃烧方式，从而方便新技术的移植，但另一方面其带来了新的问题：(1)由DDT距离决定的爆震管长度将长于现有发动机燃烧室，故涡轮与压气机间的轴间距将加长；(2)由于爆震室出口存在涡轮转动部件，爆震燃烧对其做功的同时，相比于无涡轮部件情况，爆震工作循环也会受涡轮影响，随着涡轮转速的增大，爆震循环与涡轮工作的耦合作用加强，从而增大爆震循环控制的复杂性进而降低爆震室可工作频率；(3)由于爆震燃烧过程的强烈非定常特性，使得涡轮进口最小压力与最大压力比至少差18倍，同时该压力落差变化在几个毫秒，当前的涡轮设计方法很难保证在这种高强度短时压力脉冲作用下的功率提取效率，实际测量值都较低，以上这些都是涡轮转动部件置于爆震室出口方案中必须解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术功率提取部件与爆震工作循环的耦合影响，本发明提出了一种将涡轮置于爆震室头部，利用回传爆震驱动涡轮的涡轮组合脉冲爆震发动机，能够实现地面启动、降低发动机进气阻力及实现发动机小型化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括进气装置1、压气机、扩压缓冲腔3、径向涡轮4、导向器、导流机匣6、进气阀7、点火***8、多管爆震室9、喷管10、内流道11、发动机壳体12及内环壁14，沿发动机的气流方向，进气装置1位于发动机壳体12最前端，压气机位于发动机壳体12内、进气装置1下游并与进气装置1同轴布置；压气机和径向涡轮4通过公共轴相连，径向涡轮4的涡轮盘在上游，叶片向下游；导流机匣6是压气机和径向涡轮4间的平滑过渡壳体，将轴承润滑***、齿轮传动***封装于压气机和径向涡轮4之间；导向器与径向涡轮4同轴，位于导流机匣6与径向涡轮之间；进气阀7位于导流机匣6和发动机壳体12内壁包围形成的气流流路内，并在压气机和径向涡轮4位置之间；扩压缓冲腔3开始于压气机下游，终止于进气阀7上游，是由导流机匣6和发动机壳体12围成的环形腔道，扩压缓冲腔3出口截面积应大于压气机与发动机壳体12内壁形成的气流流道的最小面积；多管爆震室9在进气阀7下游，是燃料/空气混合物的爆震燃烧区域，由多个独立爆震管沿圆周管环形分布而构成，该环状多管爆震室9的外环壁面为部分发动机壳体12，其内环壁面构成内环壁14，内环壁14与发动机壳体12的间距应大于采用的燃料/空气混合物的1倍胞格尺寸，同时内环壁14下游端面与多管爆震室9下游端面在同一平面；环状多管爆震室9从其上游端面开始在内环处开有环型空腔，导向器及径向涡轮4包于该环形空腔内，径向涡轮4叶片与内环壁14最小间距小于1mm，径向涡轮4最大外缘直径与内环壁14上游端面最大尺寸相同；径向涡轮4下游为内流道11，内流道11由内环壁14所包围形成，内环壁14上游***导向器内，***深度为0.2～0.6倍的导向器轴向长度；点火***8为多管爆震室9的点火装置，一个爆震管对应一个点火***；多管爆震室9出口连接喷管10。

进气装置1与传统发动机进气道相同。

压气机为现有技术，可以采用离心式压气机2a，也可以是轴流压气机2b。

扩压缓冲腔3为压气机下游、进气阀7上游、发动机壳体12及导流机匣6围成的环形腔道，可采用现有航空发动机燃烧室前扩压器的设计方法来设计，其将来流压缩空气进一步减速扩压，同时隔离下游压力脉动对压气机的影响。

导向器是一种将多管爆震室6点火后形成的回传爆震波引入径向涡轮4的装置，可以采用固定导向器或旋转导向器。固定导向器5a由导流叶片5a1和基座5a2组成，旋转导向器分为两类，旋转导向器I型5b为被四个隔段形成四个两两对称流道的环形腔道，并在其前端面和内环开有槽；旋转导向器II型5c由进气盘5c1和导流环5c2组成，进气盘5c1为中空开槽圆盘，导流环5c2为开有对称导流槽的圆环并位于导向器5c的下游。

导流机匣6是压气机和径向涡轮4间的平滑过渡壳体，其上游与压气机平滑过渡，下游端面尺寸与爆震室9处于充填过程时其下游气流流道最小内径相当，其光滑的型面设计可以将来流压缩空气导流入进气阀7，减小气流流动损失。

进气阀7为阻止压力前传的装置，可以是气动阀，也可以是机械阀。

点火***8为火花塞，火花塞放电电极置于多管爆震室9内，一个爆震室对应一个火花塞。

多管爆震室9为燃料/空气混合物的爆震燃烧区域，多爆震管环形分布，各爆震管截面可以是圆形，也可是方形、扇型。

喷管10为现有技术，其将高压燃烧产物进一步膨胀排出，增大推力。

内流道11由内环壁14围成，将由径向涡轮4流出的燃烧产物排出到发动机尾部，其流路内径的变化由爆震室内径变化决定，若爆震室9为直管爆震室，则内流道11为直管段，若爆震室9为扩张变截面，则内流道11为收敛的锥面段。

发动机壳体12为发动机的外壁面；内环壁14为环状分布多管爆震室9内壁面组成。

当点火***8点火后，在多管爆震室9内形成了向发动机下游传播的爆震波和向上游传播的回传爆震波，向下游传播的爆震波经喷管10排出发动机；向上游回传的爆震波导致部分燃烧产物向上游流动，并经导向器导流后引入径向涡轮4，并驱动径向涡轮4旋转，燃烧产物流出径向涡轮4后排入内流道11，并最终流出发动机；径向涡轮4与压气机共轴，径向涡轮4驱动压气机旋转，进一步压气机压缩来流空气，从而实现脉冲爆震发动机的地面启动。

作为本发明的第一项优选方案，径向涡轮4与离心式压气机2a共轴连接，进气阀7置于固定导向器5a上游端面，导向器5a由导流叶片5a1和基座5a2组成，基座5a2固定在导流机匣6下游端面，导流叶片5a1冲下游，固定导向器5a与径向涡轮4同轴，径向涡轮4包于固定导向器5a内，同时固定导向器5a及径向涡轮4包于爆震室9上游环形空腔内，固定导向器5a上游端面与爆震室9上游端面在同一平面，同时内环壁14***固定导向器5a内。

作为本发明的第二项优选方案，径向涡轮4与离心式压气机2a共轴连接，去除第一优选方案中的进气阀7，将旋转导向器I型5b置于导流机匣6下游并与径向涡轮4同轴，旋转导向器I型5b是由内外环形成一个环形腔道，所述腔道又被四个隔段形成四个两两对称流道，其中面积较小的两个相互对称的流道的上端面以光滑导流面封死，并在其流道内下游内环壁上沿整个圆弧段开有孔；连接径向涡轮4与离心式压气机2a的轴带动齿轮传动***13，进而驱动旋转导向器I型5b；扩压缓冲腔3开始于离心式压气机下游，终止于旋转导向器I型上游。

作为本发明的第三项优选方案，将第二优选方案中的旋转导向器I型5b替换为旋转导向器II型5c，旋转导向器II型5c由进气盘5c1和导流环5c2组成，进气盘5c1为中空圆盘，位于导向器5c的上游，其上开有对称扇段进气槽，导流环5c2为进气盘下游开有对称导流槽的圆环，内环壁14插于导流环5c内。

作为本发明的第四优选方案，可以将以上方案中的离心式压气机2a替换为轴流式压气机2b。

本发明的有益效果是：由于将涡轮部件置于爆震室前端，涡轮与压气机间的轴间距仅由必要的轴承润滑***及齿轮传动***的空间尺寸决定，其最长不超过压气机最大外缘直径对应的长度，远短于将爆震室置于涡轮与压气机间时的轴间距；另一方面，涡轮部件置于爆震室前端时，充填的新鲜可爆混合也未流经涡轮，故涡轮高速旋转对发动机充填过程影响小，同时当爆震室点火起爆后，大部分燃烧产物随向爆震室尾部传播的爆震波一起经喷管10排出，由于爆震室尾部无涡轮部件，故涡轮的旋转对此排气过程影响较小，故相比于涡轮置于爆震室尾部方案，该方案可以大大减落爆震循环与涡轮工作的耦合作用，具有较高的工作频率，可以将现有纯脉冲爆震发动机爆震室结构直接移植到本发明中，这样得到的本发明中爆震室9的工作特性与纯脉冲爆震发动机爆震室结构基本相同；理论及试验表明，回传爆震波产生的爆震室头部压力峰值低于爆震室出***震波压力，但其压力平台区较长，故延长了燃气对涡轮作用的时间，有利于功率的提取，同时若多管爆震室9采用交叉点火工作方式，当其多管总工作频率(等于单管爆震频率乘于爆震管数)达到200Hz时，涡轮进口可以实现近似稳态的工作条件，同时本发明只利用部分工质驱动径向涡轮4，计算表明，若径向涡轮实现落压比2，则只需将流入发动机总工质的20％～30％用来驱动径向涡轮4，就可以实现压气机2～3的增压比。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图中，1-进气装置，3-扩压缓冲腔，4-径向涡轮，6-导流机匣，7-进气阀，8-点火***，9-多管爆震室，10-喷管，11-内流道，12-发动机壳体，14-内环壁。

图2是本发明实施例1的结构图及工作原理图，其中图2(a)是多管同时点火方式下点火后燃烧产物的气流流路图，图2(b)是多管同时点火方式下可爆混合物充填的气流流路图，图2(c)是多管分时点火方式下可爆混合物充填、燃烧产物排出过程的气流流路图，图2(d)是本结构A-A面剖面图，图2(e)是固定导向器5a的结构图；

图中，2a-离心式压气机，5a-固定导向器，5a1-导流叶片，5a2-基座。

图3是本发明实施例2的结构图及工作原理图，其中图3(a)是多管爆震室9中处于点火过程的爆震管内燃烧产物的气流流路图，图3(b)是多管爆震室9中处于填充的爆震管内可爆混合物的气流流路图，图3(c)旋转导向器I型5b结构图及气流流路图；

图中，5b-旋转导向器I型，13-齿轮传动***。

图4是本发明实施例3的结构图及工作原理图，其中图4(a)是该结构处于点火过程的爆震管内燃烧产物的气流流路图，图4(b)是该结构处于填充的爆震管内可爆混合物的气流流路图，图4(c)旋转导向器II型5c结构图及气流流路图；

图中，5c-旋转导向器II型。

图5是本发明实施例4的结构图；

图中，2b-轴流压气机。

具体实施方式

实施例1：

如图2所示，包括进气装置1、离心式压气机2a、扩压缓冲腔3、径向涡轮4、固定导向器5a、导流机匣6、进气阀7、点火***8、多管爆震室9、喷管10、内流道11、发动机壳体12及内环壁14。沿发动机的气流方向，进气装置1位于发动机壳体12最前端，离心式压气机2a位于发动机壳体12内、进气装置1下游并与进气装置1同轴布置；离心式压气机2a和径向涡轮4通过公共轴相连，同时径向涡轮4的涡轮盘在上游，其叶片冲下游；导流机匣6位于离心式压气机2a和径向涡轮4之间，其上游端面外缘尺寸与离心压气机2a最大外尺寸相同，其下游端面外缘尺寸与固定导向器5a最大外缘尺寸相同；固定导向器5a固定于导流机匣6下游端面并与径向涡轮4同轴，径向涡轮4包于固定导向器5a内，图2(e)为固定导向器5a的结构图，其由10片导流叶片5a1和基座5a2组成，导流叶片5a1入口端面叶型与爆震管侧壁端面相贴合，即从其中之一爆震管前传的***波只通过两个导流叶片5a1之间的通道，导流叶片5a1出口角根据现有涡轮增压器中涡轮导向器的出口角来设计，基座5a2外尺寸大于内流道11上游端面内径，决定了流入径向涡轮4的工质流量，其参数根据发动机的工作设计点确定，固定导向器5a通过基座5a2以螺钉链接固定在导流机匣6下游端面，导流叶片5a1冲下游；进气阀7位于导流机匣6和发动机壳体12内壁包围形成的气流流路内，并在压气机和径向涡轮4位置之间；扩压缓冲腔3开始于离心式压气机2a下游，终止于进气阀7上游，由导流机匣6和发动机壳体12围成的环形腔道，且扩压缓冲腔3出口截面积大于压气机与发动机壳体12内壁形成的气流流道的最小面积；多管爆震室9在进气阀7下游，其由多个独立爆震管沿圆周管环形分布而构成，图2(d)是图2(b)中A-A截面的剖视图，图中未画出径向涡轮，可以看到实施例1中的多管爆震室9由10根扇面爆震管组成，该环状多管爆震室9的外环壁面为部分发动机壳体12，其内环壁面构成内环壁14；内环壁14与发动机壳体12间距大于采用的燃料/空气混合物的1倍胞格尺寸，同时内环壁14下游端面与多管爆震室9下游端面在同一平面；环状多管爆震室9从其上游端面开始在内环处开有环型空腔，固定导向器5a及径向涡轮4包于该环形空腔内，固定导向器5a上游端面与爆震室9上游端面在同一平面，同时内环壁14***固定导向器5a内，内环壁14到导流叶片5a1的最短距离小于1mm，导流叶片5a1与径向涡轮4的叶片最短距离小于1cm，径向涡轮4叶片与内环壁14最小间距小于1mm，径向涡轮4最大外缘直径与内环壁14上游端面最大尺寸相同；点火***8为火花塞点火，火花塞放电电极置于多管爆震室9内，一个爆震室对应一个火花塞；多管爆震室9出口连接喷管10；固定导向器5a外缘与发动机壳体12内壁间的间距也应大于采用的燃料/空气混合物的1倍胞格尺寸，在该间距内包含一段多管爆震室9，延轴向整个爆震室是等截面或渐扩的。

实施例1为单转动***(涡轮带动压气机转动)，有两种工作模态：(1)多管爆震室9同时点火方式，发动机点火后，如图2(a)所示，后传爆震波由喷管10排出，由于爆震室入口进气阀7关闭，回传爆震波将通过固定导向器5a驱动径向涡轮4，燃烧产物流入内流道11，进而排出发动机；径向涡轮4带动离心式压气机2a，离心式压气机2a将来流空气压缩，由于其下游进气阀关闭，压缩后空气流入扩压缓冲腔3，从而减弱进气阀7关闭对离心式压气机2a工作特性的影响；当进气阀7下游压力降到一定阈值，进气阀打开，发动机进入混合物充填过程，如图2(b)所示；(2)多管分时点火方式，当其中一爆震管点火时，如图2(c)所示中下方爆震管，该爆震管对应的进气阀7关闭，前传爆震波将驱动径向涡轮4排入内流道11；当进气阀7下游压力低于一定阈值时，发动机进入混合物充填过程，当来流流入爆震室9时，其将与由固定导向器流出的高温产物参混预热，从而提高发动机点火的可靠性。

实施例2：

如图3所示，其由进气装置1、离心式压气机2a、扩压缓冲腔3、径向涡轮4、旋转导向器I型5b、导流机匣6、点火***8、多管爆震室9、喷管10、内流道11、发动机壳体12、齿轮传动***13组成。沿发动机的气流方向，进气装置1位于发动机壳体12最前端，离心式压气机2a位于发动机壳体12内、进气装置1下游并与进气装置1同轴布置；离心式压气机2a和径向涡轮4通过公共轴相连，同时径向涡轮4的涡轮盘在上游，其叶片冲下游；导流机匣6位于离心式压气机2a和旋转导向器I型5b之间，其上游端面外缘尺寸与离心压气机2a最大外尺寸相当，其下游端面外缘尺寸与径向涡轮4最大外尺寸相当；旋转导向器I型5b位于导流机匣6下游并与径向涡轮4同轴，径向涡轮4包于旋转导向器I型5b内部，连接径向涡轮4与离心式压气机2a的轴带动齿轮传动***13，进而驱动导向器5b，导向器5b结构如图3(c)所示，其由内外环形成一个环形腔道，所述腔道又被四个隔段形成四个两两对称流道，不对称流道间的面积比在0.1-0.5之间，其中面积较小的两个相互对称的流道的上端面以光滑导流面封死，并在其流道内下游内环壁上沿整个圆弧段开有孔，沿轴线方向的开孔长度与径向涡轮4外缘处叶片长度相当，导向器5b下游内环与内环壁14间距小于1mm，内环壁14插于导向器5b内，导向器5b外环与发动机壳体12间距小于1mm，本实施例发动机外尺寸小于实施例1；扩压缓冲腔3开始于离心式压气机2a下游，终止于旋转导向器5b上游，由导流机匣6和发动机壳体12围成的环形腔道，且扩压缓冲腔3出口截面积大于压气机与发动机壳体12内壁形成的气流流道的最小面积；多管爆震室9位于进气旋转导向器5b下游，多管爆震室9出口连接喷管10；点火***8为火花塞点火，火花塞放电电极置于多管爆震室9内，一个爆震室对应一个火花塞；内流道11由环状分布的多管爆震室9的内环壁14围成，内流道11上游为径向涡轮4，径向涡轮4叶片与内环壁14最小间距小于1mm，径向涡轮4最大外径与内流道11最大内径相当。相较于实施例1，该结构较复杂，其为双转动***(压气机涡轮转动与进气旋转导向器5b转动)，由于实施例2的工作时序控制通过旋转进气旋转导向器5b来实现，故在同一时间，多管爆震室9中的部分爆震管处于点火爆震过程，如图3(a)所示，而部分爆震管处于混合物充填过程如图3(b)所示：对于处于点火爆震过程的爆震管(图3(a))，由于旋转导向器I型5b的作用，该爆震管与扩压缓冲腔3间阻隔，但与径向涡轮4相连通，故点火后后传爆震波由发动机喷管10排出，回传爆震波经导向器5b引入径向涡轮4，并进而驱动径向涡轮4，最终流入内流道11，径向涡轮4带动离心式压气机2a，离心式压气机2a将来流空气压缩，进而流入扩压缓冲腔3，由于处于点火的爆震管与扩压缓冲腔3间受已封闭导向器5b阻隔，被阻隔的空气将通过环形的扩压缓冲腔3流入其他待充填爆震管；对于处于混合物充填过程的爆震管，导向器5b将爆震管与径向涡轮4阻隔，将爆震管与扩压缓冲腔3导通，可爆混气开始充填爆震管，而发动机内流道11仍然流动着由处于点火爆震过程的爆震管经径向涡轮4排出的燃烧产物。

实施例3：

如图4所示，其由进气装置1、离心式压气机2a、扩压缓冲腔3、径向涡轮4、旋转导向器II型5c、导流机匣6、点火***8、多管爆震室9、喷管10、内流道11、发动机壳体12、齿轮传动***13组成。沿发动机的气流方向，进气装置1位于发动机壳体12最前端，离心式压气机2a位于发动机壳体12内、进气装置1下游并与进气装置1同轴布置；离心式压气机2a和径向涡轮4通过公共轴相连，同时径向涡轮4的涡轮盘在上游，其叶片冲下游；导流机匣6位于离心式压气机2a和旋转导向器I型5b之间，其上游端面外缘尺寸与离心压气机2a最大外尺寸相当，其下游端面外缘尺寸与径向涡轮4最大外尺寸相当；旋转导向器II型5c位于导流机匣6下游并与径向涡轮4同轴，径向涡轮4包于旋转导向器II型5c内部，连接径向涡轮4与离心式压气机2a的轴带动齿轮传动***13，进而驱动导向器5c，旋转导向器II型5c结构如图4(c)所示，其由进气盘5c1和导流环5c2组成，进气盘5c1为中空圆盘，位于导向器5c的上游，其上开有对称扇段进气槽，以实现对多管爆震室9的混合物充填，其开槽面积与不开槽面积比在2-10之间，导流环5c2为开有对称导流槽的圆环，以将多管爆震室9与径向涡轮4导通，导流槽沿圆周方向开孔扇段对应的圆周角与进气盘5c1上的未开孔扇段对应圆周角相当，导流槽开孔扇段所处圆周相位与进气盘5c1上的未开孔扇段所处圆周相位间的相位差在正负10度之内，导流环5c2与内环壁14间距小于1mm，内环壁14插于导流环5c2内，导流环5c2外缘与发动机壳体12间距小于1mm；扩压缓冲腔3开始于离心式压气机2a下游，终止于旋转导向器II型5c上游，由导流机匣6和发动机壳体12围成的环形腔道，且扩压缓冲腔3出口截面积大于压气机与发动机壳体12内壁形成的气流流道的最小面积；多管爆震室9位于进气盘5c1下游端面，其上游头部留有环型空腔，以便于导流环5c2插于多管爆震室9头部进行旋转，多管爆震室9出口连接喷管10；点火***8为火花塞点火，火花塞放电电极置于多管爆震室9内，一个爆震室对应一个火花塞；内流道11由环状分布的多管爆震室9的内环壁14围成，内流道11上游为径向涡轮4，径向涡轮4叶片与内环壁14最小间距小于1mm，径向涡轮4最大外径与内流道11最大内径相当。

实施例4：

如图5所示，包括进气装置1、轴流压气机2b、扩压缓冲腔3、径向涡轮4、固定导向器5a、导流机匣6、进气阀7、点火***8、多管爆震室9、喷管10、内流道11、发动机壳体12及内环壁14。沿发动机的气流方向，进气装置1位于发动机壳体12最前端，轴流压气机2b位于发动机壳体12内、进气装置1下游并与进气装置1同轴布置；轴流压气机2b和径向涡轮4通过公共轴相连，同时径向涡轮4的涡轮盘在上游，其叶片冲下游；导流机匣6位于轴流压气机2b和径向涡轮4之间，其上游端面外缘尺寸与轴流压气机2a叶片的叶根处圆周尺寸相当，其下游端面外缘尺寸与固定导向器5a最大外缘尺寸相当；固定导向器5a固定于导流机匣6下游端面，与径向涡轮4同轴，图2(e)为固定导向器5a的结构图，进气阀7位于导流机匣6和发动机壳体12内壁包围形成的气流流路内，并在压气机和径向涡轮4位置之间；扩压缓冲腔3开始于离心式压气机2a下游，终止于进气阀7上游，由导流机匣6和发动机壳体12围成的环形腔道，且扩压缓冲腔3出口截面积大于压气机与发动机壳体12内壁形成的气流流道的最小面积；多管爆震室9在进气阀7下游，由多个独立爆震管沿圆周管环形分布而构成，该环状多管爆震室9的外环壁面为部分发动机壳体12，其内环壁面构成内环壁14；环状多管爆震室9从其上游端面开始在内环处开有环型空腔，固定导向器5a及径向涡轮4包于该环形空腔内，固定导向器5a上游端面与爆震室9上游端面在同一平面，同时内环壁14***固定导向器5a内；点火***8为火花塞点火，火花塞放电电极置于多管爆震室9内，一个爆震室对应一个火花塞；多管爆震室9出口连接喷管10。

Claims (5)

1.一种涡轮组合脉冲爆震发动机，包括进气装置、压气机、扩压缓冲腔、径向涡轮、导向器、导流机匣、进气阀、点火***、多管爆震室、喷管、内流道、发动机壳体及内环壁，其特征在于：沿发动机的气流方向，进气装置位于发动机壳体最前端，压气机位于发动机壳体内、进气装置下游并与进气装置同轴布置；压气机和径向涡轮通过公共轴相连，径向涡轮的涡轮盘在上游，叶片向下游；导流机匣是压气机和径向涡轮间的平滑过渡壳体；导向器与径向涡轮同轴，位于导流机匣与径向涡轮之间；进气阀位于导流机匣和发动机壳体内壁包围形成的气流流路内，并在压气机和径向涡轮位置之间；扩压缓冲腔开始于压气机下游，终止于进气阀上游，是由导流机匣和发动机壳体围成的环形腔道，扩压缓冲腔出口截面积应大于压气机与发动机壳体内壁形成的气流流道的最小面积；多管爆震室在进气阀下游，由多个独立爆震管沿圆周管环形分布而构成，该环状多管爆震室的外环壁面为部分发动机壳体，其内环壁面构成内环壁，内环壁与发动机壳体的间距应大于采用的燃料/空气混合物的1倍胞格尺寸，同时内环壁下游端面与多管爆震室下游端面在同一平面；环状多管爆震室从其上游端面开始在内环处开有环型空腔，导向器及径向涡轮包于该环形空腔内，径向涡轮叶片与内环壁最小间距小于1mm，径向涡轮最大外缘直径与内环壁上游端面最大尺寸相同；径向涡轮下游为内流道，内流道由内环壁所包围形成，内环壁上游***导向器内，***深度为0.2～0.6倍的导向器轴向长度；点火***为多管爆震室的点火装置，一个爆震管对应一个点火***；多管爆震室出口连接喷管。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮组合脉冲爆震发动机，其特征在于：所述的压气机采用离心式压气机，导向器采用固定导向器，固定导向器由导流叶片和基座组成，基座固定在导流机匣下游端面，导流叶片冲下游。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮组合脉冲爆震发动机，其特征在于：所述的压气机采用离心式压气机，去除进气阀，导向器采用旋转导向器I型，旋转导向器I型是由内外环形成一个环形腔道，所述腔道又被四个隔段形成四个两两对称流道，其中面积较小的两个相互对称的流道的上端面以光滑导流面封死，并在其流道内下游内环壁上沿整个圆弧段开有孔；连接径向涡轮与离心式 压气机的轴带动齿轮传动***，进而驱动旋转导向器I型；扩压缓冲腔开始于离心式压气机下游，终止于旋转导向器I型上游。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮组合脉冲爆震发动机，其特征在于：所述的压气机采用离心式压气机，去除进气阀，所述的导向器采用旋转导向器II型，旋转导向器II型由进气盘和导流环组成，进气盘为中空圆盘，位于导向器的上游，其上开有对称扇段进气槽，导流环为进气盘下游开有对称导流槽的圆环，内环壁插于导流环内。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮组合脉冲爆震发动机，其特征在于：所述的压气机采用轴流式压气机。 

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